河南欒川馬丟螢石礦床主礦體找礦前景分析

何 進，劉書亞，周學明，黃天浩，劉祖堯，董培培，王俊德

(1.河南省地質礦產勘查開發局第一地質礦產調查院，河南 洛陽 471023；2.河南省金銀多金屬成礦系列與深部預測重點實驗室，河南 洛陽 471023；3.自然資源部貴金屬分析與勘查技術重點實驗室，河南 洛陽 471023)

螢石是制取含氟化物的主要原料，其產品廣泛應用于化學、冶金、航空航天、醫藥、電子、機械等多領域，是現代工業中重要的礦物原料[1-2]，也是國家戰略性礦產資源。河南省作為螢石礦重要產出省份之一，其螢石礦的勘查開發利用研究對國家戰略性資源儲備具有重要意義。洛陽欒川馬丟螢石礦是河南省近年來繼楊山螢石礦之后，探明的又一大型螢石礦床。本文結合馬丟螢石礦地質特征和成礦物質來源，對其主礦體進行礦體趨勢預測研究，分析了礦體沿走向及傾向的找礦潛力，旨在為該區的螢石礦找礦工作提供指導和借鑒。

1 區域地質背景

馬丟螢石礦處于華北陸塊南緣、東秦嶺鉬多金屬成礦帶上。區域出露地層主要有：新太古界太華群變質巖和長英質片麻雜巖，中元古界長城系熊耳群雞蛋坪組、馬家河組中酸性火山巖，第四系河床、河漫灘洪—沖積物[3-4](圖1)。區域性馬超營斷裂和欒川斷裂帶分別從礦區北部和南部外圍經過。區域上，近東西向、北西向、北東向和近南北向四組次級斷裂構造發育，與區域性深大斷裂構成典型的格子狀構造體系，為熱液型多金屬礦化和螢石礦化提供了良好的賦存空間[3-4]。合峪巖體內部發育有大量的螢石礦床(點)，礦床規模各異，螢石總儲量超百萬噸。區內巖漿活動強烈，不僅發育有中、酸性巖，還發育有堿性和基性巖類。其中，燕山期巖漿活動最為重要，與區內鉬、鎢、鉛、鋅、銀、金、螢石等礦產的形成密切相關。

圖1 馬丟螢石礦區域地質簡圖(據參考文獻[5]修編)

2 礦區地質特征

2.1 地層

區內大面積分布合峪花崗巖基，巖性為大斑中粗粒黑云二長花崗巖；第四系(Q)分布于馬丟河河床及溝谷中，以砂礫石層、亞砂土、亞黏土為主，厚度0～5m不等(圖2)。

圖2 馬丟螢石礦區地質圖

2.2 構造

礦區內分布有北東向F1、F2、F3、F5等4條規模較大的含礦斷裂(表1)。北東向斷裂以壓扭—張及張扭性為主，近南北向斷裂以張性及張扭性為主，均以礦化蝕變破碎帶的形式出現。其中F1、F2、F5斷裂分布于礦區南部的劉扒店礦段內，F3斷裂分布于礦區北部的牛家溝礦段內。

表1 馬丟螢石礦斷裂特征一覽表

礦區南部的劉扒店礦段的F1、F2、F5斷裂由北西向南東方向依次排列，呈北東向近平行展布，斷裂間隔80～120m，分別賦存有Ⅰ1、Ⅱ1、Ⅴ1螢石礦體，斷裂總體走向46°，北西傾，一般傾角46～50°，局部37°或64°，走向長1 612～1 641m，破碎帶寬一般1.5～3.5m，在F2中局部寬13～20m。破碎帶沿走向、傾向均呈舒緩波狀，在F2中膨大、狹窄特征明顯。破碎帶內以碎裂巖、碎斑巖、碎粒巖和構造角礫巖為主，碎裂黑云二長花崗巖主要見于膨大部位的中部，總體由破碎帶底板向頂板及膨大部位由中間向兩側具有碎裂黑云二長花崗巖—碎裂巖—碎斑巖+碎粒巖+構造角礫巖的分帶特征，帶內以螢石礦化為主，黃鐵礦化普遍但不強，局部見少量重晶石化，總體表現為破碎帶的膨大部位、構造巖發育部位、蝕變強的部位和傾角由陡變緩部位礦化好。

礦區北部牛家溝礦段的F3斷裂，賦存有Ⅲ1螢石礦體。斷裂分布于馬丟河至西草溝之西的山坡上，向兩側延出區外。在馬丟河河床部位有約230m被第四系覆蓋?？傮w走向37°，局部30°；南東傾，一般傾角60°，局部43°或69°。走向長1 255m；破碎帶寬一般1.5～3.0m，局部寬7.1m。破碎帶沿走向、傾向均呈舒緩波狀，局部有膨大、狹窄之特征。帶內以螢石礦化為主，見少量黃鐵礦化及輝鉬礦化，局部見重晶石化。

2.3 巖漿巖

礦區位于合峪花崗巖基的西緣，巖性為第一單元的大斑中粗粒黑云二長花崗巖，亦為螢石礦體的儲礦圍巖。

3 礦床地質特征

3.1 礦體特征

區內分布多個礦體，其中劉扒店礦段Ⅱ1礦體、牛家溝礦段Ⅲ1礦體為主要礦體(表2)。

表2 馬丟螢石礦主礦體特征一覽表

Ⅱ1礦體分布于劉扒店礦段，長1 128m，最大斜深1 185m(07勘探線)，礦體呈似層狀，沿走向、傾向均呈舒緩波狀。傾向316°，一般傾角50°，局部45°或54°，為陡傾斜。礦體向北東方向側伏，側伏角約50°，在第0勘探線呈上緩、下陡趨勢。Ⅱ1礦體由14條探槽和18個鉆孔控制，Ⅱ1礦體與北西側的Ⅰ1礦體近平行展布，間隔84～120m(圖3)，在07～15勘探線向北東向側伏，賦存標高為853～-171m，埋深為0～1 053m。為單一螢石礦體，單工程CaF2品位24.40%～89.55%，平均CaF2品位55.39%，品位變化系數為35%，屬較均勻型，礦體平均厚度2.06m，厚度變化系數75%，礦體頂、底板的直接圍巖多為黑云二長花崗巖，局部為螢石礦化蝕變碎裂巖。

圖3 馬丟螢石礦主要礦體剖面圖

Ⅲ1礦體分布于牛家溝礦段，礦體長991m，最大斜深486m(304勘探線)，賦存標高為860～405m，埋深0～419m，單工程(樣線)厚度1.05～4.67m，平均厚度2.12m，厚度變化系數48%，單工程樣線CaF2品位22.93%～85.28%，平均品位54.34%，品位變化系數為35%，屬較均勻型，品位變化與厚度變化具有正相關性。礦體內有用礦物主要為螢石，并有較強的鉬礦化。

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石礦物成分

礦石中有用礦物主要為螢石，以雜色為主，次為暗紫色，少量粉紅色，不同顏色的螢石其結晶先后不一，由早到晚依次為暗紫色螢石、雜色螢石和粉紅色螢石，分別約占螢石含量的60%、35%和5%。螢石粒度0.2～6.4mm者約占93%，平均粒度為0.37mm。Ⅲ1礦體中有較強的鉬礦化。脈石礦物主要為石英、玉髓、長石(鉀長石和斜長石)和云母(絹云母和黑云母)，少量高嶺石、綠泥石、重晶石、黃鐵礦，微量磁鐵礦、鋯石、磷灰石及褐鐵礦等(表3)。

表3 礦物成分及含量統計結果表

3.2.2 礦石化學成分

礦石中主要化學成分為CaF2和SiO2，少量Al2O3、K2O、Na2O、MgO、CaCO3、Fe2O3等。礦石中CaF2含量40.24%～86.13%，平均品位64.72%；SiO2含量16.16%～46.00%，平均28.76%；Al2O3含量0.63%～2.31%，平均2.12%；CaCO3含量0.26%～1.14%，平均0.57%等(表4)。

表4 礦石化學多項分析結果表 (單位：%)

3.2.3 礦石結構

礦石結構主要有自形粒狀結構、半自形粒狀結構，少量為他形粒狀結構及碎裂結構。自形粒狀結構主要發育于礦體的中部，螢石經過長時間結晶，以八面體或立方體自形晶產出，是螢石成礦主階段的產物。半自形粒狀結構主要出現于主成礦階段，螢石不完全結晶，形成具有不完整晶面的八面體或立方體晶形，主要發育于礦體頭部的中下部及尾部礦體的中上部。他形粒狀結構主要是螢石和其他礦物(如石英、方解石等)呈不規則的他形粒狀體鑲嵌而成，主要發育于礦體頭部中上部及礦體尾部。

3.2.4 礦石構造

礦石構造主要有塊狀、條帶狀、角礫狀、浸染狀和細網脈狀構造。

塊狀構造礦石主要由自形—半自形晶粒狀結構的螢石組成(圖4a)，螢石品位比較高，CaF2含量在80%以上，發育于主成礦階段，為礦區主要礦石構造。條帶狀構造分為純條帶構造和正條帶構造，純條帶構造(圖4b、c、d)，為礦區主要構造之一，條帶寬1～10mm，為成礦主階段產物；正條帶構造(圖4e)石英條帶寬1～3mm，主要發育于礦體中部和上部。角礫狀構造礦區較少見，主要為正角礫構造(圖4f)，常出現在礦體兩側，CaF2含量普遍較低。浸染狀構造常見于花崗巖的接觸帶上，螢石小團塊形成稀疏或稠密的浸染狀(圖4g)，偶見伴有黃鐵礦。螢石呈細網脈狀穿插于脈石或圍巖中(圖4h)，呈細網脈狀構造。CaF2含量普遍偏低，在礦區內多見于礦體圍巖，頂、底板及礦體走向尖滅處尤為發育。

圖4 馬丟螢石礦礦石構造

3.3 圍巖蝕變

研究區螢石礦體均賦存于花崗巖中，礦化蝕變類型主要為一套中—低熱液蝕變組合，主要為硅化，其次為高嶺土化、絹云母化、綠泥石化、黃鐵礦化等。

4 找礦前景分析

4.1 成礦地質條件

螢石主要有用礦物成分為F元素。合峪巖體發育有大量的螢石礦床(點)，區內必然需要大量的F元素。馬丟螢石礦賦存于合峪巖體第一單元內，是典型的與花崗巖有關的螢石礦床，此類礦床多與花崗巖中的黑云母有關?；◢弾r中的黑云母是F元素的主要提供者[6-7]。合峪巖體屬I型花崗巖，本身具有高F的特征，F含量(740～1 440)×10-6，平均1 024×10-6，而馬丟螢石礦賦存的合峪巖體第一單元F含量為(830～1 440)×10-6，平均992×10-6，均達到我國花崗巖中F的平均含量的兩倍以上[8]。合峪巖體多含黑云母，含量普遍為2%～5%，高者超過20%，黑云母中F含量占花崗巖F含量的40%～70%，合峪巖體中的黑云母應為馬丟螢石中F的主要來源。礦區內分布有4條規模較大的北東向含礦斷裂，含礦斷裂由北西向南東方向排列，呈北東向近平行展布。斷裂內破碎帶沿走向、傾向呈舒緩波狀。螢石礦體均充填在構造斷裂帶中，受構造控制非常明顯，如賦存于F2斷裂的Ⅱ1礦體，品位高厚度大，局部單工程樣CaF2品位達89.55%。

4.2 礦體趨勢預測

近年來，基于GIS對礦體進行了成礦預測研究[9-14]，具有很強的實用性。如在河南洛寧上宮金礦集區，應用礦體趨勢預測方法，圈定找礦有利地段[15-19]，指導礦區地質勘查工程的布設，取得了很好的找礦效果，提交一大型蝕變巖金礦床。本次根據馬丟螢石礦主礦體Ⅱ1和Ⅲ1淺中深部厚度、品位數據，基于MAPGIS的空間分析功能，利用king泛克里格法對厚度品位的權值數據進行離散網格化處理，繪制出礦體的厚度品位權值等值線圖(圖5、圖6)，展示礦體的空間延展趨勢，進行礦體趨勢預測。

圖5 馬丟螢石礦區劉扒店礦段Ⅱ1礦體厚度品位等值線圖

結合圖3、5可知：Ⅱ1礦體在300m標高以淺，沿走向西南方向(225°)有延伸趨勢，且在標高650～190m處存在厚度品位權值100～200的富集中心；在07～15勘探線間，礦體標高300m以深，存在厚度品位權值50～100的富集中心，礦體向北東向(45°)深部側伏，故在淺部沿走向西南方和沿傾向北東向07～15勘探線間深部具有找礦潛力。

從圖6可知：Ⅲ1礦體有較大找礦空間，標高700～420m處存在100～200的富集中心，在標高420m以淺，有沿走向向兩邊延伸趨勢；沿傾向，在312～302勘探線間，存在厚度品位權值50～100的富集中心，礦體向南西(217°)深部側伏，故在淺部沿走向兩端和沿傾向在312～302勘探線間深部具有找礦潛力。

圖6 馬丟螢石礦區牛家溝礦段Ⅲ1礦體厚度品位等值線圖

5 結論

(1)螢石礦賦存于I型花崗巖合峪巖體內，合峪巖體花崗巖中黑云母含量2%～5%，高者超過20%，黑云母中含有豐富的F元素，合峪巖體中的黑云母提供了馬丟螢石礦的F元素。

(2)螢石礦賦存于花崗巖中，以自形粒狀結構和塊狀構造為主，礦化蝕變類型主要為一套中—低熱液蝕變組合。礦體頂、底板的直接圍巖多為黑云二長花崗巖，局部為螢石礦化蝕變碎裂巖。

(3)主礦體Ⅱ1在300m標高以淺，沿走向西南方向(225°)有延伸趨勢，在標高300m以深在07～15勘探線間，向北東向(45°)深部側伏，有較大找礦潛力；Ⅲ1礦體在標高420m以淺，沿走向有延伸趨勢，沿傾向400m以深，在312～302勘探線間，向南西向(217°)深部側伏，有較大找礦潛力。

(4)建議后期勘查工作在礦體厚度品位權值富集中心及周邊開展探礦工程驗證，以實現更大的找礦突破。